DE2256996B2

DE2256996B2 -

Info

Publication number: DE2256996B2
Application number: DE2256996A
Authority: DE
Inventors: Andrew Henry Chatham Bobeck; Frank John Roselle Park Ciak; Walter Summit Strauss
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-11-24
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1981-01-15
Also published as: CH561985A5; DE2256996C3; US3702995A; IT975809B; AU4905572A; BE791686A; FR2160974A1; KR780000462B1; GB1417566A; NL7215668A; ES409259A1; SE381120B; HK45677A; JPS4860831A; FR2160974B1; DE2256996A1; CA959167A; JPS5516341B2

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Anordnung mit einer Schicht aus einem Material, in dem einwandige Domänen übertragbar sind, und einem feinkörnigen Muster von Elementen zur Bildung einer mehrstufigen, eine Erfassungsstufe aufweisenden Bahn in der Schicht zur Übertragung von Domänen entlang der Bahn in Abhängigkeit von einem sich in der Schichtebene umorientierenden magnetischen Feld.The invention relates to a magnetic arrangement with a layer of a material in which single-walled Domains are transferable, and a fine-grained pattern of elements to form a multi-level, a path in the layer having a detection stage for transferring domains along the path in Dependence on a magnetic field reorienting itself in the layer plane.

Die Übertragung einwandiger Domänen in einer Schicht aus magnetischem Material längs Kanälen, die durch ein Muster weichmagnetischer, mit der Schicht verbundener Elemente gebildet sind, ist bekannt (vgl. US-PS 35 34 347). In solchen Anordnungen wird die Domänen-Übertragung in Abhängigkeit von einem sich durch Rotation in der Schichtebene umorientierenden gleichförmigen Magnetfeld bewerkstelligt Sie wird Feldzugriffsbetriebsart genannt.The transmission of single-walled domains in a layer of magnetic material along channels that are formed by a pattern of soft magnetic elements connected to the layer is known (cf. US-PS 35 34 347). In such arrangements, the domain transfer becomes a function of one itself It is brought about by rotation in the layer plane reorienting uniform magnetic field Called field access mode.

In der US-PS 36 09 720 ist ein Magnetwiderstandsdetektor für magnetische Domänen beschrieben. Dieser Detektor ist mit dem erwähnten rotierenden Feld kompatibel, und tatsächlich kann ein kanalbiidendes Element als das Magnetwidersiandselement des Detektors verwendet werden. In der Praxis führt man ein Magnetwiderstandselement jedoch dünner aus als die kanalbildenden Elemente, um sowohl den am Magnetwiderstandselement anliegenden Strom als auch von diesem erzeugte störende Effekte des Feldes und der Polung zu verringern. Eine optimale Dicke für die Magnetwiderstandselemente liegt bei etwa 30 nm. Die Übertragungselemente sind andererseits vorzugsweise wesentlich dicker, beispielsweise 300 nm dick. Es würdeIn US-PS 36 09 720 a magnetic resistance detector for magnetic domains is described. This Detector is compatible with the rotating field mentioned, and in fact a channel forming Element can be used as the magnetic resistance element of the detector. In practice one introduces Magnetic resistance element, however, thinner than the channel-forming elements to both the magnetic resistance element applied current as well as the disturbing effects of the field and the generated by it Reduce polarity. An optimal thickness for the magnetoresistance elements is about 30 nm On the other hand, transmission elements are preferably much thicker, for example 300 nm thick. It would

so selbstverständlich eine erhebliche Herstellungsvereinfachung sein, wenn das Magnetwiderstandselement des Detektors und die kanalbildenden Elemente in gleicher Dicke in einem einzigen Photolack-Verfahren (Atzmaskierungsverfahren) hergestellt werden könnten.so of course a considerable manufacturing simplification if the magnetic resistance element of the Detector and the channel-forming elements in the same thickness in a single photoresist process (etching masking process) could be made.

Andererseits ist nicht klar, welche Geometrie des Magnetwiderstandselements die Anwendung eines solchen Verfahrens ermöglicht Es scheint klar, daß Änderungen des Querschnitts des Elements nur zu geringen Verbesserungen hinsichtlich des Ausgangssi-On the other hand, it is not clear which geometry of the magnetoresistance element the application of a Such a procedure allows it seems clear that changes in the cross-section of the element only lead to minor improvements in terms of the initial

f>o gnals führen, und daß Änderungen der Form den Übertragungsspielraum gefährden. Ein Magnetwiderstandselement eines Detektors weist üblicherweise eine 30 nm dicke Schicht aus einer weichmagnetischen Ni-Fe-Legierung auf. Dieses Material ist durch einen dreiprozentigen Magnetwiderstandskoeffizienten und einen Quadratflächenwiderstand von 10 Ω gekennzeichnet. Eine quadratisch begrenzte 30 nm dicke Ni-Fe-Legierungs-Schicht ergibt im Idealfall einf> o gnals lead, and that changes in shape den Endanger transmission latitude. A magnetoresistance element of a detector usually has a 30 nm thick layer of a soft magnetic Ni-Fe alloy. This material is through one three percent magnetoresistance coefficient and a square area resistance of 10 Ω. A 30 nm thick Ni-Fe alloy layer delimited by a square ideally results in a

Ausgangssignal von 300 mV/mA. Ionenwanderung scheint die zulässige Stromdichte in jedem dieser Magnetwiderstandselemente zu begrenzen. Deshalb ist in solchen Elementen eine obere Grenze für die Stromdichte gegeben. Die von einem Magnetwider-Standsdetektor gelieferte Ausgangssignalstärke steigt jedoch proportional mit der Stromdichte.Output signal of 300 mV / mA. Ion migration seems to be the allowable current density in each of these Limit magnetoresistance elements. Therefore, in such elements there is an upper limit for the Current density given. The output signal strength provided by a magnetic resistance level detector increases but proportional to the current density.

Wenn die absolute Signalstärke als einziges wichtigstes Detektorkriterium betrachtet wird, dann ist eine Vergrößerung des Querschnitts des Elements von einem erhöhten Strom begleitet, damit eine Erniedrigung der Detektorstromdichte und eine daraus resultierende Schwächung der Signalstärke vermieden wird. Das Problem dabei ist, ein verstärktes Ausgangssignal für eine spezielle Stromdichte zu erhalten.When the absolute signal strength is the only thing that matters most Detector criterion is considered, then an enlargement of the cross section of the element of one Accompanied increased current, thus a lowering of the Detector current density and a resulting weakening of the signal strength is avoided. That The problem here is to obtain an amplified output signal for a specific current density.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die einleitend beschriebene Anordnung so weiterzubilden, daß ein größeres Ausgangssigna! als bisher erhältlich ist, ohne dabei die Systemkompatibiütät zu beeinträchtigen.The object of the invention is therefore to develop the arrangement described in the introduction so that a larger initial signa! than was previously available without affecting the system compatibility.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die aufeinanderfolgenden Stufen vor der und einschließlich der Erfassungsstufe eine fortschreitend wachsende Zahl von Elementen aufweisen, um zur Erfassungsstufe übertragene Domänen zu vergrößern.According to the invention this object is achieved in that the successive stages before and including the acquisition stage have a progressively increasing number of elements in order to Increase the coverage of transferred domains.

Eine Vergrößerung der Länge des Magnetwider-Standselements um beispielsweise den Faktor 3 von etwa der Abmessung einer 6 μπι großen Domäne auf die dreifache Größe führt zu einem erhöhten Ausgangssignal von etwa 100 auf etwa 300 μν/mA. Weiterhin führt die Erkenntnis, daß das Ausgangssignal von der Dicke der Fe - Ni-Legierungsschicht unabhängig ist, dazu, daß das Magnetwiderstandselement (d. h. ein langgestrecktes Element) in das ebenfalls aus dieser Legierung bestehende Übertragungselementmuster inkorporiert v/erden und mit diesem in einem einzigen photolithographischen Schritt hergestellt werden kann. Dieses Muster darf jedoch in seinem Wirkungsgrad durch den Einschluß des Magnetwiderstandselements nicht nachteilig beeinflußt werden.An increase in the length of the magnetic resistance stand element by, for example, a factor of 3 of approximately the size of a 6 μm domain to three times the size leads to an increased output signal from about 100 to about 300 μν / mA. Furthermore, the knowledge that the output signal depends on the thickness the Fe - Ni alloy layer is independent, to that the magnetoresistance element (i.e. an elongated element) into that also made of this alloy existing transfer element pattern incorporated v / ground and with this in a single photolithographic Step can be made. However, this pattern may in its efficiency by the Inclusion of the magnetic resistance element cannot be adversely affected.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer feinkörnigen, für Feldzugriffsbetrieb geeigneten Domänenanordnung, undF i g. 1 a schematic representation of a fine-grained domain arrangement suitable for field access operation, and

F i g. 2 und 3 schematische Ansichten von Abschnitten der Anordnung nach F i g. 1.F i g. Figures 2 and 3 are schematic views of sections the arrangement according to FIG. 1.

Für Domänenanordnungen mit Feldzugriffsbetrieb wurden kanalbildende Elemente beschrieben, die feinkörnig oder feingliedrig ausgebildet sind und eim seitliche Übertragung von Domänen von Kanal zu Kanal erlauben. Das von den Elementen gebildete Muster ist ein Winkelmuster, wobei die Elemente seitlich, d. h. quer zur Übertragungsrichtung längs eines Kanals, um etwa den Durchmesser einer Domäne in der anschließenden Schicht gegeneinander versetzt sind.For domain arrangements with field access operation, channel-forming elements have been described that fine-grained or finely structured and eim lateral transmission of domains from channel to Allow channel. The pattern formed by the elements is an angular pattern, with the elements laterally, d. H. across the direction of transmission along a channel, by about the diameter of a domain in the subsequent layer are offset from one another.

Dieser Mustertyp hat den Vorteil, daß Domänen unterschiedlicher Geometrie gleichzeitig vom sich in der Schichtebene umorientierenden Feld entlang des Kanals übertragen werden, und daß das Muster speziell mit langgestreckten Magnetwiderstandselementen kompatibel ist.This type of pattern has the advantage that domains of different geometries can be separated from each other at the same time the layer plane reorienting field are transmitted along the channel, and that the pattern specifically is compatible with elongated magnetoresistive elements.

Es wurde gefunden, daß die Anzahl der seitlich gegeneinander versetzten Elemente in aufeinanderfolgenden Stufen eines Kanals, der durch ein solches feinkörniges Muster gebildet ist, allmählich von einer minimalen Anzahl bei einer Eingangsstufe, beispielsweise eines rezirkulierenden Feldzugriffsspeichers, auf eine maximale Anzahl r.n einer Erfassungsstufe erhöht und dann allmählich wipder auf eine minimale Anzahl abgesenkt werden kann, was zu einem entsprechenden Anwachsen und einer anschließenden Verringerung der Größe der seitlichen Abmessungen einer Domäne führt, wenn die Domäne durch die Erfassungsstufe übertragen wird. Wenn die Elemente der Erfassungsstufe durch ein gemeinsames weichmagnetisches Element miteinander verbunden sind, dessen Dicke gleich der der kanalbildenden Elemente ist, und dessen Breite so gewählt ist, daß es sich sättigt, wenn es mit dem in der Schichtebene verlaufenden Feld ausgerichtet ist, dann bildet das gemeinsame Element einen langgestreckten Magnetwiderstandsdetektor, der mit den übrigen Elementen im selben Photoresist-Maskierungsschritt hergestellt werden kann.It has been found that the number of laterally offset elements in successive Steps of a channel formed by such a fine-grain pattern gradually from one minimum number at an input stage, for example a recirculating field access memory, to one maximum number r.n of a detection level increased and then gradually wipder to a minimum number can be lowered, resulting in a corresponding increase and a subsequent decrease in Size results in the lateral dimensions of a domain when the domain is transmitted through the acquisition stage will. When the elements of the detection stage by a common soft magnetic element with each other are connected, the thickness of which is equal to that of the channel forming Elements, and whose width is chosen so that it is saturated when it is with that in the layer level aligned field, then the common element forms an elongated magnetic resistance detector, which can be made with the rest of the elements in the same photoresist masking step can.

Fig. 1 zeigt eine Einwanddomänen-Anordnung 10 mit dem hier zu beschreibenden Magnetwiderstandsdetektor. Die Anordnung besteht aus einer Schicht 11 aus einem Material, in dem einwandige Domänen übertragbar sind. In der Praxis werden die Domänen in der Schicht 11 von einem Vormagnetisierungsfeld auf einem Nenndiachmesser gehalten. Das Vormagnetisierungsfeld wird von einer Vormagiitisierungsfeldqueiie geliefert, die durch den Block 13 in F. g. 1 veranschaulicht ist.1 shows a single-wall domain arrangement 10 with the magnetic resistance detector to be described here. The arrangement consists of a layer 11 made of a material in which single-walled domains can be transferred are. In practice, the domains in the layer 11 from a bias field on a Nominal roof knife held. The bias field becomes of a Vormagiitierungsfeldqueiie delivered by block 13 in F. g. 1 illustrates is.

Eine von Stufe zu Stufe erfolgende Übertragung von Domänen in der Schicht 11 wird erreicht durch ein perioJisches Belegungsinuster weichmagneüscher Elemente 15, wenn in den Elementen ein Magnetpolmuster in Abhängigkeit vom sich in der Ebene der Schicht 11 umorientierenden Magnetfeld erzeugt wird. Die in F i g. 1 gezeigten Elemente sind V-törrnig ausgebildet und zur Übertragungsrichtung relativ eng benachbart, so daß ein Winkelmuster nach Art eines Fischgrätmusters für jede Stufe der Stufenfolge gebildet wird. Das Winkelmuster wiederholt sich von links nach rechts, wobei von der Eingangsstufe 16 aus bis zur Ausgangsoder Erfassungsstufe 17' die Anzahl der Winkelelemente einer Stufe in den aufeinanderfolgenden Stufen zunimmt und dann wieder abnimmt.A stage-to-stage transfer of domains in layer 11 is achieved by a Periodic occupancy pattern of soft magnetic elements 15, if in the elements a magnetic pole pattern depending on the plane of the layer 11 reorienting magnetic field is generated. The in F i g. The elements shown in FIG. 1 are V-shaped and relatively close to the direction of transmission, so that an angular pattern in the manner of a herringbone pattern is formed for each stage of the sequence of stages. The angular pattern repeats from left to right, where from the input stage 16 to the output or detection stage 17 'the number of angle elements one level increases in the successive levels and then decreases again.

»Engbenachbarter« Abstand zwischen benachbarten Winkelelementen einer Stufe einer Feldzugriffsanordnung der in Fig. 1 gezeigten Art bedeutet vorliegend, daß die auf den Winkelelementen erzeugten Pole eine Domäne gleichzeitig anziehen. Typischerweise ist ein solcher Abstand etwa gleich einem Domänendurchmesser. Muster dieser Art bilden Domäriepübertragungskanäle, in denen Domänen unterschiedlicher Längen übertragen werden können, ohne daß hierzu notwendigerweise gleichzeitig eine Änderung des Vormagnetisierungsfeldes erforderlich ist. Die Übertragung von Domänen in den Kanälen erfolgt in Abhängigkeit von einem im Uhrzeigersinn rotierenden, in der Schichtebene verlaufenden Feld, welches von einer Quelle 18 geliefert wird."Closely adjacent" distance between neighboring angular elements of a stage of a field access arrangement the type shown in Fig. 1 means here that the poles generated on the angle elements one Tighten domain at the same time. Typically, such a distance is approximately equal to a domain diameter. Patterns of this kind form domain transmission channels, in which domains of different lengths can be transmitted without necessarily having to do so at the same time a change in the bias field is required. The transfer of Domains in the channels takes place depending on a clockwise rotating, in the layer plane trending field provided by a source 18.

Die wachsende Zahl der Winkelelemente in aufeinanderfolgenden Stufen in F i g. 1 ist bei Vorhandensein eines speziellen V ormagnetisierungsfeldes und eines in der Schichtebene verlaufenden Feldes derart wirksam, daß sie die Querabmessungen einer übertragenen Domäne von Stufe zu Stufe vergrößern. So wird beispielsweise eine an der Eingangsstufe 16 eingeführte Domäne von 6 μπι vergrößert auf etwa 240 μΓΠ durch Erhöhung der Anzahl der Elemente von drei am Eingang 16 auf vierzig an der Ausgangs- odtr Erfassungsstufe 17.The increasing number of angle elements in successive stages in FIG. 1 is present a special magnetic bias field and an in the layer plane extending field so effective that they the transverse dimensions of a transferred Grow domain from level to level. For example, one is introduced at the input stage 16 Domain of 6 μπι enlarged to about 240 μΓΠ through Increase in the number of elements from three at input 16 to forty at the output odtr Detection level 17.

Zu Erläuterungiiwecken ist bei 20 in Stufe 17 der Fig. 1 und in Fig. 2 ein Magnetwiderstandselement gezeigt. Das Element erstreckt sich längs der ScheitelFor explanatory purposes, at 20 in step 17 is the 1 and in FIG. 2 a magnetic resistance element is shown. The element extends along the apex

sämtlicher Elemente 21 dieser Stufe. Die Dicke des Magnetwiderstandselements 20 ist gleich der Dicke eines Elements 2t und kann daher im selben photolithographischen Verfahrensschritt zusammen mit den Elementen 21 hergestellt werden. Dieses Element > 20 hat eine Breite, die beispielsweise gleich der der Elemente 21 ist. Die Breite des Elementes 20 ist so gewählt, daß sich das Element 20 magnetisch sättigt, wenn das in Schichtebene verlaufende Feld mit ihm ausgerichtet ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß die n> während eines Teils des Übertragungszyklus an den Scheiteln der Elemente 21 erforderlichen magnetischen Pole auch tatsächlich vorhanden sind. Dies würde nicht der Fall sein, wenn das Element 20 relativ breit wäre (d. h.: fünfmal so breit wie die Winkel-Elemente 21). iiof all elements 21 of this stage. The thickness of the magnetic resistance element 20 is equal to the thickness of an element 2t and can therefore be produced together with the elements 21 in the same photolithographic process step. This element> 20 has a width which is, for example, the same as that of the elements 21. The width of the element 20 is chosen so that the element 20 saturates magnetically when the field extending in the plane of the layer is aligned with it. This ensures that the n> required magnetic poles at the vertices of the elements 21 are actually present during part of the transmission cycle. This would not be the case if the element 20 were relatively wide (ie: five times as wide as the angle elements 21). ii

Das Element 20 liegt zwischen einer Verbraucherschaltung 22 und Erde. Das Muster der kanalbildenden Elemente hat Schleifenform, wie dieses in F i g. 1 durch die strichpunktierte Linie 40 angedeutet ist. Tatsächlich wurde jede Stufe des KUckkehrabschnitts der geschlos- _>n senen Schleifenbahn 40 zwei oder drei V-förmige Elemente aufweisen. Es empfiehlt sich, die Stromrücklaufbahn für das Element 20 längs der Bahn 23 in F i g. 1 vorzugsehen. Die Stromrückführbahn kann von einem elektrischen Leiter 23 (wie in Fig. 1 gezeigt) oder :ί vorzugsweise von einer weichmagnetischen Ni — Fe- Legierung (wie in Fig. 3 gezeigt) zusammen mit der photolithographischen Ausformung der Elemente 15,20 und 21 gebildet werden. Fig. 3 zeigt die Geometrie eines solchen haarnadelförmigen Magnetwiderstandselements 30, welches die Winkelmuster 32 und 33 zweier Stufen eines Kanals zu einem »Fischgrät«-Muster verbindet.The element 20 lies between a consumer circuit 22 and earth. The pattern of the channel-forming elements has a loop shape, as shown in FIG. 1 is indicated by the dash-dotted line 40. Indeed, each step of the return section of the closed loop path 40 would have two or three V-shaped elements. It is recommended that the current return path for element 20 along path 23 in FIG. 1 to be provided. The current return path can be formed by an electrical conductor 23 (as shown in FIG. 1) or : ί preferably by a soft magnetic Ni - Fe alloy (as shown in FIG. 3) together with the photolithographic formation of the elements 15, 20 and 21 . 3 shows the geometry of such a hairpin-shaped magnetic resistance element 30, which connects the angular patterns 32 and 33 of two stages of a channel to form a "herringbone" pattern.

Wenn für die Erfassung eine weichmagnetische Leiter-Bahn verwendet wird, dann hat die Führung der ü Rückführbahn durch den symmetrischen Abschnitt des Winkelmusters der der Erfassungsstufe 17 benachbarten Stufe eine vorteilhafte Auswirkung bezüglich der normalen Domänenübertragung durch ein feinkörniges Elementen-Muster. So wird das Element 20 unter ■> <> Steuerung der Steuerschaltung 35 über an die Stege 36 und 37 in F i g. 3 angeschlossene Leiter periodisch gepulst (einmal je Übertragungszyklus zur Abfrage oder Abtastung des Ausgangssignals). Der auf diese Weise in der von der Haarnadelbahn gebildeten Schleife erzeugte Strom erzeugt ein Feld (Abfrage), so daß eine von der Haarnadel umschlossene Domäne ausgedehnt und so ihre Erfassung oder Abtastung durch Unterstützung ihrer Verlängerung verbessert wird. Die Verwendung eines gepulsten Abfragefeldes beeinträchtigt die normale Übertragung nicht.If a soft magnetic conductor path is used for the detection, then the leadership of the ü Return path through the symmetrical section of the angular pattern of the one adjacent to the detection stage 17 Stage a beneficial effect with respect to the normal domain transfer through a fine-grained Elements pattern. So the element 20 is under ■> Control of the control circuit 35 via the webs 36 and 37 in FIG. 3 connected conductors periodically pulsed (once per transmission cycle for querying or sampling the output signal). That way in the loop formed by the hairpin track generates a field (query), so that a the domain enclosed by the hairpin, and so its detection or sensing by assistance their extension is improved. The use of a pulsed interrogation field affects the normal transmission not.

Wenn die Rücki'ührbahn für das gemeinsame Element 20 ebenfalls aus weichmagnetischem Material besteht, dann ist diese Bahn durch den symmetrischen Abschnitt einer Stufe mit weniger Übertragungselementen, typischerweise einem Zehntel der Zahl der vom Element 20 in der Stufe gekoppelten Elemente geführt Diese Ausgestaltung dient zur Vermeidung der Kombination von Signalen zweier Stufen. If the return path for the common element 20 is also made of soft magnetic material, then this path is guided through the symmetrical section of a step with fewer transmission elements, typically a tenth of the number of elements coupled by element 20 in the step . This configuration serves to avoid this the combination of signals from two stages.

Wenn keine geschlossene Schleifenbahn vorgesehen ist, werden die Domänen wie nach US-PS 36 11 331 selektiv in Abhängigkeit von einem Eingangsimpuls gebildet, der von einer Eingangsimpulsquelle 42 geliefert wird. If no closed loop path is provided, the domains are selectively formed as a function of an input pulse which is supplied by an input pulse source 42, as in US Pat. No. 3,611,331.

Die Quellen 13,18 und 42 sowie die Schaltung 22 sind zur Synchronisation und Betätigung an eine Steuerschaltung 35 angeschlossen. Als Quellen und Schaltun gen können alle solche Elemente Verwendung finden, dip den hier beschriebenen Betrieb ermöglichen.The sources 13, 18 and 42 as well as the circuit 22 are connected to a control circuit 35 for synchronization and actuation. All such elements can be used as sources and circuits that enable the operation described here.

Das langgestreckte Magnetwiderstandselement ist ersichtlich kompatibel mit der Geometrie der Elemente für den normalen Betrieb einer feinkörnigen Übertragungsanordnung für einwandige Domänen. Das folgende Beispie! zeigt die Vorteile anhand des als Ergebnis einer solchen Ausgestaltung erhaltenen verstärkten Ausgangssignals: Es wird eine zulässige Stromdichte von IO⁶ a/cm² angenommen Das maximale Abtastsignal ist gegeben durchThe elongated magnetoresistance element is seen to be compatible with the geometry of the elements for the normal operation of a fine grain transmission arrangement for single walled domains. The following example! shows the advantages based on the amplified output signal obtained as a result of such a configuration: A permissible current density of IO ⁶ a / cm ^{2 is} assumed. The maximum scanning signal is given by

I.I.

worinwherein

i = zulässige Stromdichte. i = permissible current density.

0 = spez. Widerstand der weichmagnetischen Ni-Fe-Legierung, 0 = spec. Resistance of the soft magnetic Ni-Fe alloy,

Λ.. — λ „A„r.._n.. .I_n, . ~~- \ir.A., — .„_j_ „1. r~i— .1 — Λ .. - λ "A" r .. _n .. .I _n,. ~~ - \ ir.A., - . "_ y_" 1. r ~ i— .1 -

LJiJ — > » I IUt. I ,J, Ig U,.., .,^JV-. >' lULl.UmiUJ UU I WIgI- UCJLJiJ -> »I IUt. I, J, Ig U, ..,., ^ JV-. > 'lULl.UmiUJ UU I WIgI- UCJ

Magnetwiderstandes und
/ = (aktive) Erfassungs-oder Abtastlänge.Magnetic resistance and
/ = (active) acquisition or scanning length.

Unter Verwendung der Parameter für die weichmagnetische Ni- Fe-LegierungUsing the parameters for the soft magnetic Ni-Fe alloy

V.V.

= 0,06 mV/μιπ · /(μηι)= 0.06 mV / μιπ / (μηι)

zeigen Versuche, daß das Signal infolge einer Domäne gleich einem Fünftel bis einem Siebtel der von dem in der Schichtebene verlaufenden Feld erzeugten Spannung ist. Der endgültige Ausdruck wird demzufolgeExperiments show that the signal due to a domain is equal to one fifth to one seventh that of that in the field generated by the layer plane. The final printout will be accordingly

α! * 0.01 mV -,in /(,um). α! * 0.01 mV -, in / (, um).

Mit anderen Worten, zur Erzeugung eines Signals von einem mV hat der Detektor eine Länge von einem Hundertstel μπι. Bei einem Ni-Fe-Legierungs-Muster mit einer Dicke von 0,3 μιτι und einem Stufenabstand von 20 μπι zur Übertragung von Domänen mit einem Nenndurchmesser von etwa 6 μπι haben benachbarte Elemente einer Stufe einen Mittelabstand von etwa 6 μπι und eine Breite von 2 μπι. Ein Stapel von 40 Elementen in der Erfassungsstufe liefert ein Ausgangssignal von 1,0 mV für eine 6^m-Domäne, die beispielsweise in einer epitaktisch aufgewachsenen Schicht aus einem YGdLaYb-Granat von 6 μιτι Dicke übertragen wird. Der Detektor wird mit Impulsen von 6,5 mA von zwei Mikrosekunden Dauer gepulst. Das in der Schichtebene verlaufende Feld hat eine Stärke von 20 Oe (Oersted). Mit solchen Ausgestaltungen wurde ein Übertragungsbetrieb von mehr als 10OkH erzie'⁴. Ein Vormagnetisierungsfeld von üblicherweise 80Oe wird verwendet.In other words, to generate a signal of one mV, the detector has a length of one hundredth μπι. In a Ni-Fe alloy pattern with a thickness of 0.3 μιτι and a step spacing of 20 μπι for transferring domains with a nominal diameter of about 6 μπι, adjacent elements of a step have a center distance of about 6 μπι and a width of 2 μπι. A stack of 40 elements in the detection stage provides an output signal of 1.0 mV for a 6 ^ m domain, which is transmitted, for example, in an epitaxially grown layer of a YGdLaYb garnet of 6 μm thickness. The detector is pulsed with 6.5 mA pulses lasting two microseconds. The field running in the layer plane has a strength of 20 Oe (Oersted). With such embodiments, a transmission operation of more than erzie 10OkH ^'4 was. A bias field of typically 80Oe is used.

Ein Magnetwiderstandsdetektor mit einer einer Domäne von 6 μπι entsprechenden Geometrie erzeugt vergleichsweise ein Signal von 60 μν in einer gleichen Umgebung.A magnetoresistance detector is generated with a geometry corresponding to a domain of 6 μm comparatively a signal of 60 μν in a same Surroundings.

Verschiedene Abwandlungen sind möglich. So muß beispielsweise das Magnetwiderstandselement nicht den Scheiteln des Obertragungsmusters entsprechen. Die Anordnung des Elements hängt von der vorgesehenen Orientierung des in der Schichtebene verlaufenden Feldes beim Auftreten eines Ausgangssignals ab (d. h, wenn ein Abfrageimpuls zugeführt wird). Bei der erläuterten Anordnung tritt das Ausgangssigna] bei entsprechendem Pfeil //in Fig. 1 aufwärts gerichtetem in der Schichtebene verlaufendem Feld zu einem Zeitpunkt auf, wenn eine Domäne zu einem Scheitel des Various modifications are possible. For example, the magnetic resistance element need not correspond to the vertices of the transmission pattern. The arrangement of the element depends on the intended orientation of the field in the plane of the slice when an output signal occurs (i.e. when an interrogation pulse is applied). In the illustrated arrangement, the Ausgangssigna] in Fig occurs in corresponding arrow //. 1 upwards directed gradient in the layer plane of the field at a time when a domain of an apex

Winkelmusters übertragen wird. Wenn ein Ausgangssignal zu einem Zeitpunkt gewünscht wird, in dem das in der Schichtebene verlaufende Feld in F i g. I nach rechts gerichtet ist. würde das Magnetwiderstandselement den rechten Kanten der Elemente des WinkelmustersAngular pattern is transmitted. When an output signal is desired at a point in time in which the field extending in the layer plane in FIG. I to the right is directed. the magnetoresistance element would be the right edges of the elements of the chevron pattern

anstatt der in Fig. I gezeigten Stellung entsprechen. Weiterhin ist der Schnitt eines gemeinsamen (Magnetwiderstands-)Elements und jedes Winkelelements in einer Ausgangsstufe vorteilhafterweise rechteckig, um das Ausgangssignal zu maximieren.instead of the position shown in FIG. Furthermore, the intersection of a common (magnetoresistance) element and each angle element is in an output stage advantageously rectangular in order to maximize the output signal.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims;

! Magnetic arrangement, with a layer of a material in which single-walled domains are transferable, and a fine-grained pattern of elements to form a multi-level, one The path in the layer having a detection stage for transferring domains along the path in Dependence on a magnetic field reorienting itself in the layer plane, thereby characterized in that the successive stages before and including the detection stage (17, Fig. 1) have a progressively increasing number of elements in order to reach the acquisition stage enlarge transferred domains.

2. Magnetic arrangement according to claim 1, characterized in that the stages following the detection stage (17, FIG. 1) progressively having decreasing numbers of elements (15, Fig. 1) to the dimension of from the Reduce the domains transferred to coverage level.

3. Magnetic arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the detection stage (17, Fig. 1) soft magnetic elements (15, Fig. 1; 21, fig. 2; 33, Fig. 3), which are laterally offset relative to one another and a. ·? first width and thickness have, and that a common soft magnetic element (20, Fig. 1, Fig.2; 30, Fig.3) is the same Width and thickness is provided which connects the elements

4. Magi ^ table arrangement according to claim 3, characterized in that the common magnetically soft element (20, Fi g. 1,2; 30, F i g. 3) has such a cross-sectional area that it becomes magnetically saturated when the in the layer plane extending field (//, Fig. 1) is aligned with it

5. Magnetic arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the soft magnetic Elements (15, Fig. 1; 21, Fig. 2; 33, Fig. 3) in the detection stage (17, Fig. 1) as V-shaped Elements are formed with vertices and that the common element (20, Fig. 1, 2; 30, F i g. 3) connects the vertices of the elements

6. Magnetic arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that at a formation of the pattern of the elements (15, Fig. 1) in a closed loop path (40, F i g. 1) In addition to the detection stage, a further stage is provided, which is also magnetically soft Elements (15, Fig. 1; 32, Fig.3) of the first thickness and Width and a second common element (23, Fig. 1), which with the common Element of the detection stage is electrically coupled

7. Magnetic arrangement according to claim 6, characterized in that the soft magnetic Elements of the further stage are designed as V-shaped elements with vertices and that the common element (23, Fig. 1) is arranged so that it is the vertices of the Connects elements.

8. Magnetic arrangement according to claim 7, characterized in that the second «common Element (23, Fig. 1) consists of electrically conductive material, and that the further stage that of the Detection level as the next adjacent one

Level is.

9. Magnetic arrangement according to claim 7, characterized in that the further stage Compared to the detection stage, relatively few, soft magnetic V-shaped elements (32, Fig. 3) having

10. Magnetic arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that a circuit (22, F i g. 1) is provided which the common element (20, F i g. 1; 20, ^c i g. 2 ; 30,

, F i g. 3) the detection stage impresses a current at the point in time in which the in the layer level trending field is aligned with the common element